U形连接件的模具设计【全套含有CAD图纸三维建模】
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购买后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396摘 要 U形连接件的冲压工艺和模具设计是通过工件的工艺分析，包括材料分析、产品结构形状分析，从而确定工艺方案为级进模。U形连接件一般用于电气结构组件中的单元连接件。在此次设计过程中主要运用了UG和AUTOCAD这两个软件对U形连接件进行模具的设计。除了用二维图来表达模具的各零部件外，还采用三维立体造型来形象地表达模具的结构及装配方式。关键词：U形连接件；弯曲；模具 目 录前 言11课题22 工艺性分析32.1 黄铜的工艺性分析32.2 冲裁的工艺分析32.2.1 冲裁件的结构和尺寸32.3 弯曲的工艺分析42.3.1 材料的性能42.3.2 连接件的结构和尺寸42.4 连接件回弹量及应对措施42.4.1 影响回弹的因素42.4.2 回弹量的确定42.4.3 减少回弹的措施53 冲压工艺方案63.1 冲压工艺方案的确定64 连接件主要工艺计算74.1 连接件展开长度的计算74.2 凸模长度74.3 冲裁件的排样84.3.1 最小搭边值的确定84.4 冲压力的计算及设备94.4.1 计算冲压力94.4.2 冲压设备的选择104.4.3 压力中心的确定104.5 模具刃口尺寸的计算114.5.1 冲裁间隙的确定114.5.2 落料刃口尺寸的计算114.5.3 冲孔刃口尺寸的计算125 模具结构分析135.1 模具的总体结构图135.2 凹模板的轮廓尺寸、凹模圆角半径及示意图155.2.1 凹模圆角半径155.3 凸模的尺寸、圆角半径及示意图（部分）165.3.1 凸模圆角半径165.4 弹性卸料板的尺寸175.5 弹簧的选择175.6 模架的选择17总 结18致 谢19参考文献20前 言众所周知，模具在工业中被称为是工业之母，单看这个称号就可想而知模具在工业当中的重要性。随着我国工业的发展模具行业也迎来了春天。在技术方面，我国模具的体系较以前有了很大的完善。其中以珠三角、渤海、长三角地区的模具竞争力比较大，技术也较其他地方有进一步的提高。在这样一个竞争力大的地方可想而知人才的竞争也是非常大的，近年来我国模具行业的毕业生总是供不应求，作为学生我们要做的就是努力提升自己的专业技能，让自己在以后的竞争和工作上更占优势，从而不被时代所抛弃。目前，我国已经是世界上模具生成行业的佼佼者和生产大国了，但技术方面虽然较以前有很大的提升，但是和美国，日本这些技术大国相比较来说还是有很大的差距的，正所谓革命尚未成功，同志仍需努力。模具的种类有很多，比如说有冲压模具、塑料成型模具、压铸模具、锻造成形模具、橡胶成型模具、陶瓷模具等，在这里就不一一列举了。设计一套模具，首先根据顾客所需要的零件进行工艺性的分析，然后进行冲压方案的确定和冲压工艺计算，最后进行模具的设计。1课题某冲裁件如图1-1所示，其技术要求及生产信息如下：产品名称：U型连接件 材 料：H62黄铜 公差等级：IT13生产批量：大批量厚 度: 0.5mm图1-1 U形连接件2 工艺性分析2.1 黄铜的工艺性分析该零件在选材方面为黄铜，主要是因为黄铜是由铜和锌组成的合金，黄铜在工业上运用非常地广泛。 H62硬黄铜的力学性能如下所示： 抗拉强度N 412 断后伸长率% 10 维氏硬度HV 125165 抗剪强度 412冲裁变形的毛坯应该选用有良好的塑性，刚性和硬度的材料。塑性不好就会影响冲裁件的精度和质量；硬度不好的话，冲件的平整度就很难把握；刚度太差则不利于送料和出件。从冲压材料看，H62黄铜比较适合冲压加工，同时，零件尺寸不大，坯料及冲压件的刚性也较好，方便于送料和出件。2.2 冲裁的工艺分析2.2.1 冲裁件的结构和尺寸（1）在冲裁件的结构方面我们应该尽量满足简单，对称的原则。因为这样有利于提高加工材料的利用率。（2）冲裁件的圆角。冲裁件的内外形转角应该避免尖角，应该尽量采用圆弧过渡的方法，这样的好处是有利于模具的加工，减少在热处理过程中发生的开裂情况和提高模具的使用寿命。根据方案分析两个圆孔和一个方孔采用冲孔的冲裁方式，最后连接件采用直接切断的落料方式。因为连接件的材料为黄铜，冲孔时交角的夹角90。查表2-121计算冲孔时的最小圆角半径：0.20.5=0.1mm。落料时交角的夹角90查表2-121计算落料时的最小圆角半径：0.180.5=0.8mm。故该产品圆角符合冲压要求。（3）冲孔尺寸。冲裁件的各个孔的冲裁受到凸模强度的影响，此外方孔圆孔的最小尺寸方面也受到材料性能的影响。具体分为有导向和无导向两种情况，此模具类型为有导向型，关于有导向冲裁件的孔的最小尺寸见表2-2所示。表2-2 有导向凸模冲孔的最小尺寸冲件材料圆形孔（直径d）矩形孔（孔宽b）硬钢软钢及黄铜铝0.5t0.35t0.3t0.4t0.3t0.28t注：t为料厚。因为本连接件的材料为黄铜，厚度为0.5mm。根据上表计算的圆形孔的最小尺寸为0.350.5=1.75mm,矩形孔的最小尺寸为0.30.5=1.5mm。对比图1-1所示尺寸以上计算结果符合冲压要求。2.3 弯曲的工艺分析2.3.1 材料的性能当连接件进行弯曲时，材料的性能也是连接件能否很好地弯曲的一个重要的因素，其中回弹和弯裂是两个核心的问题，材料的塑性越好，连接件极限弯曲程度就越大，弯裂倾倒就越小。H62具有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也可以，适合用于弯曲冲压件。2.3.2 连接件的结构和尺寸本连接件上有两个直径为2mm的圆形孔和长为6mm 宽为3mm的方形孔，要弯曲部分则是两个长度为15mm宽度为2mm的长方形。连接件结构相对简单并且对称，弯曲半径上下均一致。故该连接件弯曲圆角和高度经计算均符合弯曲工艺要求。2.4 连接件回弹量及应对措施2.4.1 影响回弹的因素在实际弯曲过程中影响回弹的因素有很多比如说材料的力学性能、相对弯曲半径、弯曲角度、弯曲方式和模具的间隙，分析的时候应该根据实际情况进行分析。2.4.2 回弹量的确定由于回弹量跟许多因素有关，各个因素之间又在相互影响，所以很难进行具体的分析。在实际设计时我们可以根据CAE软件来进行分析，除此之外我们还可以根据简单的计算和根据经验来初步确定。2.4.3 减少回弹的措施首先回弹是连接件加工过程的一个固定因素，是避免不了的，但是我们可以在实际设计制造过程中多多少少地避免一些。在连接件的设计过程中通过尽量采用合理的弯曲工艺、合理地设计弯曲模的结构等措施来解决。3 冲压工艺方案3.1 冲压工艺方案的确定根据分析知道U形连接板的冲压成形需要落料、冲孔和弯曲等多道工序，所以我们在实际设计的过程中制定合理的成形工艺方案就显得尤为重要。在制定工艺方案的过程中我们要秉承提高生产效率、降低成本的原则。连接件的冲压成形方案基本确定为以下二种：方案一：先冲孔再弯曲后落料的级进方案方案二：落料、冲孔、弯曲的复合方案方案一每一个工位上都是单工序、模具结构也较为简单。方案二采用了复合方式，这样做的好处是几道工序一起完成这样既减少了时间又减少了人力物力但是对模具实际设计过程中的精度要求很高，使模具的设计费和制造费用翻倍，反而得不偿失。综上所述，我选择了方案一的方案。4 连接件主要工艺计算4.1 连接件展开长度的计算基于连接件的相对弯曲半径为r/t=0.2/0.5=0.40.5的连接件。（2） r/t0.5的连接件。（3） 铰链式连接件。 由于连接件的r为0.2，t为0.5，故r/t Zmax-Zmin=0.01,不满足凸、凹模分别制造，故采用凸模与凹模配制法，具体制造公差如下：d=0.6（Zmax-Zmin）=0.60.01=0.006mm将上述各参数值带入公式，得刃口尺寸为：Dd（max-x）+d 0=（2.1-0.750.1）+0.036 0=2.025+0.036 0 mmDd（max-x）+d 0=（0.7-0.750.1）+0.036 0=0.625+0.036 0 mm凸模尺寸采用与凹模配做的方法,同时要保证凸、凹模双边间隙为0.005mm,且沿周边均匀。4.5.3 冲孔刃口尺寸的计算第（1）、（2）步的基本参数和落料一致，因为冲件精度为IT12，所以磨损系数x=0.75 。（3）确定刃口尺寸公差。查表2-71可得凸、凹模刃口制造公差为：p=0.02mm, d=0.02mm。p+d=0.02mm+0.02mm=0.04m Zmax-Zmin=0.01,不满足凸、凹模分别制造，故采用凸模与凹模配制法。圆孔凸模刃口尺寸：dp=(1.9+0.750.1)0 -0.02=1.980 -0.02 mm方孔凸模刃口尺寸：dp=(5.85+0.750.15)0 -0.02=5.960 -0.02 mmdp=(2.88+0.750.12)0 -0.02=2.970 -0.02mm中间废料切除凸模刃口尺寸：dp=(14.82+0.750.18)0 -0.02=14.950 -0.02 mmdp=(0.9+0.750.1)0 -0.02=0.970 -0.02 mm两端废料切除凸模刃口尺寸：dp=(8.85+0.750.15)0 -0.02=8.960 -0.02 mmdp=(1.9+0.750.1)0 -0.02=1.980 -0.02 mmdp=(4.38+0.750.12)0 -0.02=4.470 -0.02 mmdp=(0.6+0.750.1)0 -0.02=0.590 -0.02 mm凹模尺寸采用与凸模配做的方法保证凸、凹模双边间隙为0.005mm,且沿周边均匀。5 模具结构分析5.1 模具的总体结构图如图5-1所示，此套模具为级进模，凹模2定位与下模座1之上，导料板位于凹模板之，三者依靠螺钉21进行固定。凸模依靠阶梯固定在凸模板上面，垫板垫在凸模之上。工作时上模部分进行下行凸模接触凹模口进行冲裁，卸料时通过卸料螺钉和弹性卸料板进行卸料。1-下模座；2-凹模板；3-导料板；4-凸模；5-圆孔凸模；6-凸模固定板；7-垫板；8-内六角螺钉；9-模柄；10-打杆；11-卸料螺钉；12-大弹簧；13-两端废料切断凸模；14-中间废料切断凸模；15-弯曲凸模；16-冲切载体凸模；17-方孔凸模；18-弹性卸料板；19-顶件器；20-小弹簧；21-内六角螺钉；22-导套；23-导柱；24-上模座；25-；圆柱销 图5-1 装配总图主视图图5-2 模具装配总图 左视图图5-3 模具装配总图 俯视图5.2 凹模板的轮廓尺寸、凹模圆角半径及示意图轮廓尺寸：矩形板式凹模轮廓尺寸包括凹模板的长度（L）、宽度（B）和厚度（H）。平面尺寸L和B的构成除了最大距离S和S外，尺寸L和B的确定应协调以下几方面因素：（） 螺孔、销孔的布置空间应满足书冷冲模具设计与项目实践P95表2-26的要求。 （2）凹模刃壁至凹模板外缘的距离（w1、w、w、w）一般取凹模板厚度的.5至倍，刃口形状为圆弧时取最小值，为直线时取中指，为尖角时取最大值。具体凹模板的数据见图-所示：图5-2 凹模板5.2.1 凹模圆角半径当材料厚度小于2mm时，可取凹模圆角半径为（36）t,故本连接件的凹模圆角半径为3t=1.5mm5.3 凸模的尺寸、圆角半径及示意图（部分）图5-3 凸模5.3.1 凸模圆角半径当连接件的相对弯曲半径r/t5且不小于rmin/t时，凸模圆角半径等于连接件的圆角半径。故凸模圆角半径为0.2mm5.4 弹性卸料板的尺寸图5-4 弹性卸料板5.5 弹簧的选择冲模常用的卸料弹簧有圆柱螺旋压缩弹簧和蝶形弹簧。在本套模具中我选用的是圆柱螺旋压缩弹簧。5.6 模架的选择根据自己设计的模具的闭合高度，对应压力机的闭合高度数据，还有凸、凹模板的周界来选择模架。凹模周界L=118mm、B=51mm.闭合高度为97mm。在此选用I级精度的后侧导柱模架。冲孔和落料时的模架为：GB2855.6-81H.20 上模座：L/mmB/mmH/mm=16010035GB2855.6-81H.20 下模座：L/mmB/mmH/mm=16010035弯曲时的模架为：L/mmB/mmH/mm=16010035L/mmB/mmH/mm=16010035总 结认真仔细地收集了弯曲模的大部分信息，包括对冲件材料的分析，冲压方案的选择，各个零件的选择和各个板的确定我都化了很多的心思。在这个设计过程中我对AUTOCAD和UG这方面的知识掌握地更加牢固。首先，第一步是确定论文题目，经过仔细地思考，以及在老师地帮助下我确定了我的题目，即U形连接件的弯曲模设计。要知道论文题目很重要，好的论文题目可以让你的思想更加开阔，豁达，在实际设计过程中也省去了不必要的麻烦。论文题目选好后的第二步就是开始对零件进行分析，确定其材料，大小尺寸是否适合冲裁，弯曲。确定下来之后即是对零件的工艺性分析，这期间我查阅了大量的资料，得出了此零件的工艺性性能。第三步是零件排样图的确定，在设计排样图的时候涉及到搭边值需要查表得知，不同的排样方式关系到实际生产过程中材料利用率的问题，所以我们应该尽量多的设计不同的排样图得出哪种方式材料利用率最高。第四步是各个板的设计，其中最要注意的是凹模板，凹模板的轮廓尺寸，以及凹模孔到边的距离都是要查书得出具体数据的。第五步是凸模、凹模刃口尺寸的确定，长度、深度的确定，压力中心的选择与确定。最后一步是模架和压力机的选择，模架的选择需要根据模具的长度，凹模板的轮廓尺寸来确定，压力机的选择则要根据模具的冲压力来做出具体的权衡。刚开始不知道怎么写比较迷茫，后来在老师的帮助下有了自己的想法，先是确定了我自己要做的论文题目，然后再是根据论文收集资料，不断在
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